Способ выбора местоположения сейсмических станций

Способ выбора местоположения сейсмических станций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕ1 БИТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Р Ц (21) 4721760/25 (22) 24,07.89 (46) 30.03.93. Бюл. М 12 (71) Институт физики Земли им. ОЛО,Шмид- та (72) Ю.Ф.Копничев и О,В.Павлова (56) Franttl G, The nature of п|9 frequency

earth noise spectra. — Geophysics, v. ХХИИ, М 4,-1963, рр. 547-562.

Douglas А. Two problems In forensic

seismology twenty yearson. — Geophys. J.R.

astr. Soc., ч. 23, 1982, рр. 26-44. (54) СПОСОБ ВЫБОРА МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ (57) Изобретение относится к области сейсмологии, в частности к методам регистрации слабых телесейсмических сигналов.

Цель изобретения — повышение достоверности способа за счет увеличения отношения сигнал/помеха. Для этого в исследуемом районе устанавливают не менее 30 сейсмо танций со взаимными расстояниями не более

Изобретение относится к области сейсмологии, в частности к методам регистрации слабых телесейсмических сигналов.

Целью изобретения-повышениедостоверности способа за счет увеличения соотношения сигнал-помеха.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе сейсмического группирования, заключающемся в установке группы станций, регистрации микросейсм, возбуждении и регистрации сейсмических волн и интерпретации записей, в исследуемом районе устанавливают не менее 30 сейсмостанций в радиусе не более 50 <м от источника с расстояниями между ними 10 SU, 1865413 А1

15 км и регистрируют сейсмические события

s полосе частот 1/2 — 1/3 октавы около центральной частоты 1 Гц, и по свойствам кодаволн определяют районы наиболее благоприятного размещения сейсмостанций, Суть способа заключается в выявлении огибающих коды, соответствующих аномально слабому поглощению сейсмических волн в верхней мантии исследуемого района для данной пары источник-станция, В таких районах наблюдается очень высокий уровень телесейсмических сигналов, на 0,6-0,9 лог,ед, превышающий среднемировой уровень для соответствующих эпицентральных расстояний. Достоинства способа обусловлены использованием параметров поперечных волн, позволяющих наиболее надежно выделять области очень слабого поглощения в верхней мантии, а также резким уменьшением сроков наблюдений, необходимых для определения мест установки высокочувствительных сейсмостанций.

15 км, возбуждают сейсмические волны взрывами или вибратором, регистрируют сигналы, осуществляют узкополосную частотную фильтрацию не менее двух сейсмограмм для каждой станции с центральной частотой 1 Гц и шириной фильтра 1/2-2/3 октавы на уровне 0,7 от.максимума, измеряют огибающие кода-волн на временах

t =" 2t>, где t — время от начала излучения, ts — время пробега поперечной волны, и в случае обнаружения специфи-lecKQA формы огибающей коды, характеризующейся участком быстрого затухания амплитуд от 3035 с до 40-45 с и участком аномального слабого затухания амплитуд от.40-45 с до

1805413

90-120 с судят о воэможности установки сейсмостанций между источником и станцией, для которой обнаружена указанная выше огибающая коды, Суть способа заключается в следующем.

Установлено, что короткопериодная кода близких карьерных взрывов и землетрясений на частотах 1 Гц сформирована поперечными волнами, отраженными от многочисленных границ в земной коре и мантии со слабыми скачками скорости, На временах t 30 с участки коды с относительно повышенным или пониженным наклоном отвечают слоям верхней мантии соответственно с резким увеличением или уменьшением поглощения поперечных волн — астеносфере и подкоровой литосфере. Лучи от телесейсмических источников пересекают верхнюю мантию в близкой окрестности от регистрирующей станции. Резкое повышение амплитуды телесейсмических сигналов возможно в том случае, если верхняя мантия в данном районе характеризуется сравнительно слабым поглощением. Для этого астеносферный слой должен иметь достаточно малую толщину, которой соответствует короткий участок резкого затухания амплитуд в коде; кроме того. глубже астеносферы должен существовать мощный слой очень слабого поглощения, которому соответствует продолжительный пологий участок на огибающих коды, Предварительная регистрация микросейсм необходима для того, чтобы обеспечить для телесейсмических записей максимальное соотношение сигнал/фон.

Выбор 50 км в качестве максимального расстояния от источника обусловлен необходимостью выполнения условия t 2t при

t 30c (начало крутого спада на огибающих, соответствующее проникновению поперечных волн в астеносферу); при t<2ts форма огибающих становится неустойчивой. Выбор расстояния между станциями связан со следующими обстоятельствами, По нашим данным, на расстояниях -10-15 км в платформенных областях уже заметны различия в форме огибающих коды; на меньших расстояниях эти различия, как правило, несущественны. Диапазон частотной фильтрации выбран иэ тех соображений, что короткопериодная кода с частотой 1 Гц, в отличие от более низких и болэе высоких частот, имеет достаточно большую длительность для обычных карьерных взрывов; кроме того, на более высоких частотах увеличивается доля изотропно рассеянных

55 волн, затрудняющих выделение слоев повышенного и пониженного поглощения в верхней мантии.

Способ определения установки сейсмостанций реализован следующим образом, Был установлен ряд временных станций, которые, в частности, регистрировали карьерные взрывы на расстояниях до 50 км, Предварительный анализ записей микросейсм позволил выбрать места, характеризующиеся низким уровнем фона, Проводилась узкополосная частотная фильтрация записей карьерных взрывов с центральной частотой

1 Гц и шириной фильтра /1/2 — 2/3/ октавы на уровне 0,7 от максимума. Измерялись огибающие кода-волн на временах t > 2ts.

В большинстве случаев огибающие коды характеризуются достаточно продолжительными участками крутого спадания амплитуд (At 20-100 с). Однако для трасс, идущих вдоль границы области исследования в субмеридиональном направлении, обнаружена аномальная форма огибающих— на них выделяются очень короткие участки крутого спада амплитуд (33 — 40 с и 35 — 45 с), которые сопровождаются очень длинными столообразными участками (до 90 — 120 с), на которых амплитуды коды практически не уменьшаются, Для модели однократных отражений поперечных волн эти участки соот-. ветствуют тонкому слою астеносферы в интервале глубин от 65-70 км до 85-95 км, ниже которого находится мощный слой очень слабого поглощения, простирающийся до глубин 200 — 270 км.

Для двух станций, расположенных соответственно на восточной границе области и в его центральной части, были определены магнитудные отклонения Ьтз-5 для телесейсмических сигналов, подходящих с различных азимутов (эпицентральные расстояния — от 3 до 10 тыс. км). Для станции, расположенной на границе щита, для субмеридионального направления, соответствующего аномальной огибающей коды (p — 1+2 ). наблюдается резкое завышение амплитуды сигналов относительно станции; расположенной в центре щита (Ь з-s--0.600,95). При увеличении величины р магнитудные отклонения быстро уменьшаются до среднего уровня (Ьпз-s 0,20-0.40), на фоне которого заметны сравнительно небольшие осцилляции (например, возрастание величин Ьпз-5 при р 60о до 0,3-0,7).

Таким образом, использование информации о коде близких карьерных взрывов позволило обнаружить узкий диапазон азимутов, для которого порог регистрации слабых телесейсмических сигналов может быть

1805413

Формула изобретения

Составитель Ю. Копничев

Техред М,Моргентал Корректор И. Шмакова

Редактор Т.Коляда

Заказ 940 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101 понижен на 0,60 — 0,95 лог, ед, по сравнению со среднемировым уровнем, которому соответствует станция, расположенная в центральной части.

Применение способа определения районов установки сейсмостанций обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества.

1. Анализируется информация о поглощении короткопериодных поперечных волн, позволяющая наиболее надежно выделять области очень слабого поглощения в верхней мантии, пересечение которых приводит к резкому увеличению амплитуд телесейсмических сигналов относительно среднего уровня.

2. Резко уменьшаются сроки наблюдений, необходимых для определения мест установки высокочувствител ьн ых станций.

3. В качестве источников колебаний могут быть использованы обычные карьерные взрывы.

Таким образом, применение способа позволит повысить достоверность определения районов установки высокочувстви.тельных станций в результате того, что используется информация о строении верхней мантии, которая в этих районах имеет аномальную структуру, обеспечивающую очень слабое поглощение сейсмических волн от удаленных источников.

Способ выбора местоположения сейсмических станций, включающий установку

5 датчиков, регистрацию микросейсм, возбуждение взрывами или вибратором сейсмических волн, регистрацию сигналов на расстояниях не более 50 км от источника и интерпретацию полученных записей, о т л и10 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности способа за счет увеличения отношения сигнал — помеха, в исследуемом районе устанавливают не менее 30 сейсмических станций с расстояниями между ними

15 10 — 15 км, при регистрации сигналов осуществляют узкополосную частотную фильтрацию не менее двух сейсмограмм для каждои станции с центральной частотой 1

Гц и шириной фильтра 1/2 — 2/3 октавы на

20 уровне 0,7 от максимума, измеряют огибающие кода-волн на временах с 2ts, где t— время начала излучения, t — время вступления поперечной волны, и выбирают местоположение сейсмических станций в

25 пределах участков, которым соответствуют сейсмические записи с аномальной огибающей кода-волн со скоростями затухания амплитуд больше 1 дБ/с в диапазоне от 30 — 35 до 40 — 45 с и менее 0,1 дБ/с в диапазоне от

30 40 — 45 до 120 с.